JP6899755B2 - 試験装置および発光装置の試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、試験装置および発光装置の試験方法に関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光装置は、長時間の通電試験により信頼性が評価される。例えば、複数の発光装置および受光部をアレイ状に配置し、複数の発光装置を同時試験できるように構成される試験装置が用いられる。各発光装置の出力光が対応する受光部にのみ入射するようにするため、パイプ状の部材により隣り合う発光装置および受光部の間が仕切られる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２３７３５０号公報

試験開始前の受光部の表面や受光部に光を導くための反射部材などに汚れが付着している場合、長時間の通電試験にわたって汚れに光が照射されることにより、汚れの状態が変化することがある。汚れの状態変化により汚れが付着している箇所の反射率が変化すると、発光強度が一定であったとしても受光部の計測結果が変化しうるため、測定誤差が生じるおそれがある。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、発光装置の試験精度を高めることにある。

本発明のある態様の発光装置の試験方法は、洗浄用発光装置から出力される洗浄光を計測モジュールに照射した後、試験対象発光装置から出力される光の強度を計測モジュールで計測する。

この態様によると、試験対象発光装置から出力される光を計測モジュールに照射する前に、洗浄用発光装置から出力される洗浄光を計測モジュールに照射することで、計測モジュールに付着する汚れの状態を安定化できる。これにより、その後の試験工程における汚れの状態変化を抑制し、汚れの状態変化に起因する測定誤差の発生を防ぐことができる。

計測モジュールに対する洗浄用発光装置の相対位置および試験対象発光装置の相対位置が同じであってもよい。

洗浄用発光装置は、試験対象発光装置の出力光の波長以下の波長を含む洗浄光を出力してもよい。

洗浄用発光装置は、試験対象発光装置の出力光の光強度以上の強度の洗浄光を出力してもよい。

計測モジュールにて計測される洗浄光の光強度の時間変化率が所定の閾値以下となった後、試験対象発光装置から出力される光の強度を計測モジュールで計測してもよい。

洗浄用発光装置および試験対象発光装置は、２００ｎｍ以上３６０ｎｍ以下の波長範囲に含まれる紫外光を出力してもよい。

本発明の別の態様は、試験装置である。この装置は、試験対象となる複数の発光装置を保持する給電モジュールと、複数の発光装置のそれぞれの出力光の強度を計測する複数の受光部を有する計測モジュールと、計測モジュールに洗浄光を照射するための複数の洗浄用発光装置を保持する洗浄モジュールと、を備える。試験開始前に洗浄モジュールが計測モジュールに取り付けられ、洗浄モジュールによる洗浄後に洗浄モジュールが計測モジュールから取り外され、試験対象となる複数の発光装置を保持する給電モジュールが計測モジュールに取り付けられる。

この態様によると、試験対象の発光装置から出力される光を計測モジュールに照射する前に、洗浄用の発光装置から出力される洗浄光を計測モジュールに照射することで、計測モジュールに付着する汚れの状態を安定化することができる。これにより、その後の試験工程における汚れの状態変化を抑制し、汚れの状態変化に起因する測定誤差の発生を防ぐことができる。

本発明によれば、発光装置の試験精度を高めることができる。

実施の形態に係る試験装置の構成を概略的に示す図である。 試験装置の洗浄工程を模式的に示す図である。 洗浄工程にて計測される光強度の時間変化を模式的に示すグラフである。 洗浄工程にて計測される光強度の変化率を模式的に示すグラフである。 試験装置の試験工程を模式的に示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

図１は、実施の形態に係る試験装置１０の構成を概略的に示す図である。試験装置１０は、給電モジュール５０と、計測モジュール５２と、洗浄モジュール５４とを備える。試験装置１０は、給電モジュール５０に搭載される複数の発光装置２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）の通電試験を一括して実行するための装置である。

試験対象となる発光装置２２（試験対象発光装置ともいう）は、深紫外光を出力するＵＶ−ＬＥＤ（Ultra Violet-Light Emitting Diode）である。発光装置２２は、ピーク波長または中心波長が２００ｎｍ〜３６０ｎｍの範囲となる深紫外光を出力するよう構成される。このような紫外光ＬＥＤとして、例えば、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）を用いたものが知られている。

給電モジュール５０は、第１基板１２と、複数の保持部２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）とを備える。第１基板１２は、複数の保持部２０が取り付けられる実装基板である。一つの保持部２０は、一つの発光装置２２を保持するよう構成されている。保持部２０は、発光装置２２の電極と接続される端子を有し、端子を通じて発光装置２２を駆動するための駆動電流を供給する。保持部２０は、図示しない外部電源に接続される。

複数の保持部２０は、第１基板１２の上に並んで配置されており、例えば、等間隔で一列（一次元アレイ状）またはマトリックス状（二次元アレイ状）に配置される。ある実施例において、複数の保持部２０は、３×６のマトリックス状に配置される。なお、一つの保持部が複数の発光装置２２を保持できるよう構成されてもよい。

計測モジュール５２は、第２基板１４と、複数の受光部２４（２４ａ，２４ｂ，２４ｃ）と、複数の仕切部３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）と、遮蔽板３２とを備える。

第２基板１４は、複数の受光部２４が取り付けられる実装基板である。受光部２４は、フォトダイオードなどの光電変換素子を含み、保持部２０に保持される発光装置２２の出力光の強度を計測する。複数の受光部２４ａ〜２４ｃは、対応する発光装置２２ａ〜２２ｃと対向する位置に設けられる。例えば、第１受光部２４ａは、第１保持部２０ａに保持される第１発光装置２２ａと対向する位置に設けられる。

複数の仕切部３０ａ〜３０ｃは、円筒形状または角筒形状の部材であり、対応する受光部２４ａ〜２４ｃの外周を囲うように配置される。仕切部３０は、第２基板１４に取り付けられ、第２基板１４から遮蔽板３２に向けて延在する。仕切部３０は、各仕切部３０ａ〜３０ｃの内側に配置される各受光部２４ａ〜２４ｃに対向する発光装置２２ａ〜２２ｃから出力される光のみが入射するようにする。各仕切部３０ａ〜３０ｃは、対向する発光装置２２ａ〜２２ｃとは異なる発光装置から各仕切部３０ａ〜３０ｃの内側に配置される受光部２４ａ〜２４ｃに向かう光を遮蔽する。例えば、第１仕切部３０ａは、第２発光装置２２ｂや第３発光装置２２ｃから第１受光部２４ａに向かう光を遮蔽する。

遮蔽板３２は、複数の発光装置２２と複数の受光部２４の間に配置される。遮蔽板３２は、発光装置２２から受光部２４に向かう光を部分的に遮蔽するフィルタである。遮蔽板３２には複数の貫通孔３４が設けられており、発光装置２２から出力される光の一部が貫通孔３４を通過して受光部２４に向かう。発光装置２２から出力される光のうち貫通孔３４に入射しない別の一部は、遮蔽板３２により遮蔽される。遮蔽板３２は、受光部２４に入射する光強度を低減させ、高強度光の入射による受光部２４の劣化を防ぐ。

遮蔽板３２は、柱状の第１スペーサ１６と第２スペーサ１８の間に固定される。第１スペーサ１６は、第１基板１２と遮蔽板３２の間に設けられ、第１基板１２と遮蔽板３２の間の距離を一定に保つ。第２スペーサ１８は、第２基板１４と遮蔽板３２の間に設けられ、第２基板１４と遮蔽板３２の間の距離を一定に保つ。第１スペーサ１６および第２スペーサ１８は、例えば、試験装置１０の四隅に設けられ、ネジやボルトなどの締結部材を介して第１基板１２、第２基板１４または遮蔽板３２に対して固定される。

洗浄モジュール５４は、複数の保持部４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）と、複数の洗浄用発光装置４２（４２ａ，４２ｂ，４２ｃ）と、第３基板４４とを備える。洗浄モジュール５４は、給電モジュール５０と同様に構成されるが、試験対象発光装置２２ａ〜２２ｃの代わりに洗浄用発光装置４２ａ〜４２ｃが各保持部４０ａ〜４０ｃに搭載される点で相違する。洗浄モジュール５４は、通電試験の事前に計測モジュール５２を光洗浄するために用いられる。

洗浄モジュール５４は、給電モジュール５０と交換可能となるように構成される。つまり、計測モジュール５２から給電モジュール５０を取り外した後、計測モジュール５２に対して洗浄モジュール５４が取付可能となるように構成される。このとき、計測モジュール５２に対する複数の試験対象発光装置２２ａ〜２２ｃの相対位置と、計測モジュール５２に対する複数の洗浄用発光装置４２ａ〜４２ｃの相対位置とが同じとなるように構成される。その結果、計測モジュール５２に洗浄モジュール５４を取り付けた場合、第１洗浄用発光装置４２ａが第１受光部２４ａと対向し、第２洗浄用発光装置４２ｂが第２受光部２４ｂと対向し、第３洗浄用発光装置４２ｃが第３受光部２４ｃと対向する。

洗浄用発光装置４２は、深紫外光を出力するＵＶ−ＬＥＤである。洗浄用発光装置４２は、試験対象発光装置２２と同様、ピーク波長または中心波長が２００ｎｍ〜３６０ｎｍの範囲となる深紫外光を出力するよう構成される。

洗浄用発光装置４２は、試験対象発光装置２２と同様の波長分布および配向分布の光を出力することが好ましく、試験対象発光装置２２と同仕様の発光素子であることが好ましい。試験対象発光装置２２と洗浄用発光装置４２の仕様を同等にすることにより、通電試験の事前に通電試験と同特性の光を計測モジュール５２に照射できる。洗浄用発光装置４２は、試験対象発光装置２２よりも波長の短い洗浄光を出力するよう構成されてもよい。つまり、洗浄用発光装置４２は、試験対象発光装置２２の出力光の波長以下の波長を含む洗浄光を出力するよう構成されてもよい。より短い波長の洗浄光を用いることで、比較的短い時間で洗浄工程を完了させることができる。

洗浄用発光装置４２は、試験対象発光装置２２と同等の光強度の洗浄光を出力するよう構成される。洗浄用発光装置４２と試験対象発光装置２２の光強度を同等とすることで、通電試験時の光強度にて分解除去される可能性のある汚れを洗浄工程にてあらかじめ除去することができる。洗浄用発光装置４２は、試験対象発光装置２２より高強度の洗浄光を出力するよう構成されてもよい。高強度の洗浄光を用いることで、比較的短い時間で洗浄工程を完了させることができる。

つづいて、試験装置１０の使用方法について述べる。まず、計測モジュール５２に洗浄モジュール５４を取り付けし、洗浄用発光装置４２を点灯させて計測モジュール５２を光洗浄する。洗浄モジュール５４による洗浄後、洗浄モジュール５４を計測モジュール５２から取り外す。つづいて、複数の試験対象発光装置２２を保持する給電モジュール５０を計測モジュール５２に取り付けし、試験対象発光装置２２を点灯させて通電試験を実行する。

図２は、試験装置１０の洗浄工程を模式的に示す図である。洗浄工程では計測モジュール５２に洗浄モジュール５４が取り付けられる。洗浄用発光装置４２ａ〜４２ｃは、対応する受光部２４ａ〜２４ｃに向けて光を照射する。洗浄用発光装置４２ａ〜４２ｃから出力される光は、遮蔽板３２の表面や各仕切部３０ａ〜３０ｃの表面にも照射される。洗浄用発光装置４２から出力される紫外光には有機物分解能があることから、紫外光の照射によって受光部２４に付着する汚れ６０、仕切部３０に付着する汚れ６２、遮蔽板３２に付着する汚れ６４などが分解除去される。

図３は、洗浄工程にて計測される光強度の時間変化を模式的に示すグラフである。図３に示す例では、洗浄用発光装置４２の駆動電流を一定とし、洗浄用発光装置４２から出力される光の強度が一定となるようにしている。しかしながら、洗浄用発光装置４２の点灯時間が経過するにつれて受光部２４にて計測される光強度が徐々に増加し、例えば、当初の光強度から５％〜１５％程度増加しうる。これは、光洗浄により計測モジュール５２に付着される汚れ６０，６２，６４が除去され、汚れの減少により受光部２４に入射する光強度が増加することが原因と考えられる。具体的には、汚れの減少による受光部２４の受光面の光透過率の増加や、仕切部３０や遮蔽板３２の表面の反射率の増加などが原因と考えられる。

受光部２４に計測される光強度は時間経過とともに安定化し、図３に示す例では１００時間〜２００時間程度の照射により汚れの状態が安定化する。したがって、洗浄工程は、汚れの状態が安定すると考えられる所定時間（例えば、１００時間、２００時間）にわたって実行される。洗浄工程は、所定時間の経過を終了条件としてもよいし、受光部２４の計測結果に応じた終了条件としてもよい。例えば、受光部２４にて計測される光強度の単位時間あたりの変化値が所定の閾値未満となることを洗浄工程の終了条件としてもよい。

図４は、洗浄工程にて計測される光強度の変化率を模式的に示すグラフであり、単位時間あたりの光強度の変化率（％／ｈ）を示す。図示されるように、洗浄工程の開始時の光強度の変化率は０．５％／ｈ程度であり、時間経過とともに変化率が減少し、１００時間程度経過すると０．２％／ｈ以下となる。さらに時間が経過して２００時間程度経過すると、光強度の変化率が０．１％／ｈ以下または０．０５％以下となる。そこで、光強度の変化率が０．２％／ｈ以下、０．１％／ｈ以下または０．０５％／ｈ以下となること洗浄工程の終了条件としてもよい。

図５は、試験装置１０の試験工程を模式的に示す図である。試験工程では計測モジュール５２から洗浄モジュール５４が取り外され、代わりに給電モジュール５０が取り付けられる。試験工程では、試験に必要な時間（例えば、１００時間、１０００時間、５０００時間、１００００時間、５００００時間）にわたって試験対象発光装置２２が連続して通電される。受光部２４は、連続通電試験が実行される時間にわたって入射する光の強度を計測する。高温試験、低温試験、高温高湿試験または温度サイクル試験などをする場合、試験装置１０が恒温装置内に設置されてもよい。上述の洗浄工程において、試験装置１０が恒温装置内に設置されてもよい。

本実施の形態によれば、計測モジュール５２を光洗浄してから通電試験を実施するため、試験開始前に計測モジュール５２に付着する汚れに起因する計測結果の変動の影響を低減できる。これにより、計測モジュール５２に付着する汚れの状態が安定するまでの期間の計測精度を高めることができる。

本実施の形態によれば、給電モジュール５０と洗浄モジュール５４が同様に構成されるため、通電試験にて出力される光と同様の特性を有する洗浄光を計測モジュール５２に照射できる。その結果、通電試験時に照射される光によって汚れの状態が変化しうる箇所に対し、同特性の光を洗浄工程にて照射して汚れの状態を安定化できる。仮に、給電モジュール５０と洗浄モジュール５４の構成が異なるために照射光の分布に差異が生じると、あらかじめ光洗浄されていない箇所に通電試験時にはじめて光が照射され、通電試験時に汚れの状態が変化しうる。本実施の形態によれば、波長や配向といった特性が同等の洗浄光を用いることにより、洗浄工程において好適に汚れを安定化させ、試験工程における汚れの状態変化に起因する光強度の変動を好適に防ぐことができる。

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。

上述の実施の形態では、計測モジュール５２に仕切部３０と遮蔽板３２の双方が設けられる場合を示した。変形例においては、仕切部３０および遮蔽板３２の一方のみが設けられてもよい。また、計測モジュール５２に仕切部３０や遮蔽板３２とは異なる部材が配置されてもよく、吸収型の減光フィルタ、レンズや反射鏡といった光学部品が設けられてもよい。これらの光学部品が設けられる場合であっても、光洗浄工程により光学部品に付着する汚れの状態を安定化させ、試験工程における計測精度を高めることができる。

上述の実施の形態では、深紫外光を出力する発光装置２２を試験対象とする場合について示した。変形例においては、深紫外光以外の光を出力する発光装置に対して上述の試験装置１０を用いてもよい。例えば、３６０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外光を出力する発光装置、４００ｎｍ〜４５０ｎｍの青色光を出力する発光装置を試験対象としてもよい。緑色、黄色、赤色などの可視光を出力する発光装置を試験対象としてもよいし、赤外光を出力する発光装置を対象としてもよい。洗浄用発光装置として可視光や赤外光を出力する発光素子を用いてもよいし、波長帯域の異なる複数の発光素子を組み合わせてもよい。

上述の実施の形態では、給電モジュール５０と洗浄モジュール５４を別々に用意する場合について示した。変形例においては、共通の給電モジュールを洗浄工程と試験工程の双方に使用してもよい。最初に給電モジュールに洗浄用発光装置４２を搭載して洗浄工程を実施し、つづいて洗浄用発光装置４２を試験対象発光装置２２に交換して試験工程を実施してもよい。

１０…試験装置、２０…保持部、２２…試験対象発光装置、２４…受光部、３０…仕切部、３２…遮蔽板、４０…保持部、４２…洗浄用発光装置、５０…給電モジュール、５２…計測モジュール、５４…洗浄モジュール。

Claims (6)

1. 洗浄用発光装置から出力される洗浄光を計測モジュールに照射した後、試験対象発光装置から出力される光の強度を前記計測モジュールで計測することを備え、
   前記洗浄用発光装置および前記試験対象発光装置は、２００ｎｍ以上３６０ｎｍ以下の波長範囲に含まれる紫外光を出力することを特徴とする発光装置の試験方法。
2. 洗浄用発光装置から出力される洗浄光を計測モジュールに照射した後、試験対象発光装置から出力される光の強度を前記計測モジュールで計測することを備え、
   前記計測モジュールに対する前記洗浄用発光装置の相対位置および前記試験対象発光装置の相対位置が同じであることを特徴とする発光装置の試験方法。
3. 洗浄用発光装置から出力される洗浄光を計測モジュールに照射した後、試験対象発光装置から出力される光の強度を前記計測モジュールで計測することを備え、
   前記洗浄用発光装置は、前記試験対象発光装置の出力光の波長以下の波長を含む洗浄光を出力することを特徴とする発光装置の試験方法。
4. 洗浄用発光装置から出力される洗浄光を計測モジュールに照射した後、試験対象発光装置から出力される光の強度を前記計測モジュールで計測することを備え、
   前記計測モジュールにて計測される前記洗浄光の光強度の時間変化率が所定の閾値以下となった後、前記試験対象発光装置から出力される光の強度を前記計測モジュールで計測することを特徴とする発光装置の試験方法。
5. 前記洗浄用発光装置は、前記試験対象発光装置の出力光の光強度以上の強度の洗浄光を出力することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発光装置の試験方法。
6. 試験対象となる複数の発光装置を保持する給電モジュールと、
   前記複数の発光装置のそれぞれの出力光の強度を計測する複数の受光部を有する計測モジュールと、
   前記計測モジュールに洗浄光を照射するための複数の洗浄用発光装置を保持する洗浄モジュールと、を備え、
   試験開始前に前記洗浄モジュールが前記計測モジュールに取り付けられ、前記複数の洗浄用発光装置は、２００ｎｍ以上３６０ｎｍ以下の波長範囲に含まれる紫外光を出力し、
   前記洗浄モジュールによる洗浄後に前記洗浄モジュールが前記計測モジュールから取り外され、前記試験対象となる複数の発光装置を保持する給電モジュールが前記計測モジュールに取り付けられ、前記複数の発光装置は、２００ｎｍ以上３６０ｎｍ以下の波長範囲に含まれる紫外光を出力することを特徴とする試験装置。

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